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HART協(xié)議的概念和特點(diǎn)

2017-11-20

　　一、HART協(xié)議的概念

　　HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)ROSEMOUNT公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。HART協(xié)議是一種由模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的過(guò)渡協(xié)議，即它可以在提供現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)越性的同時(shí)，保留對(duì)現(xiàn)有4～20mA 系統(tǒng)的兼容性。

　　二、HART協(xié)議的產(chǎn)生
　　70年代中期，工業(yè)過(guò)程控制儀表發(fā)展成為統(tǒng)一的兩線制4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，促進(jìn)了工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展。但是從80年代開(kāi)始，隨著微電子學(xué)的發(fā)展，大量含有微處理器的智能變送器、控制器和集散系統(tǒng)（DCS）得到了普遍應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室自動(dòng)化設(shè)備間需要傳輸?shù)男畔⒘恳布眲≡黾印?br /> 　　由于原有的4～20mA模擬電流回路，只能在一根兩芯電纜中單向傳輸一個(gè)參數(shù)，已經(jīng)不能適應(yīng)這種要求，所以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)之間，迫切需要一種全數(shù)字化的、雙向、多變量的通信規(guī)程，來(lái)代替現(xiàn)有的4～20mA模擬傳輸方式，于是，HART協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。
　　三、HART協(xié)議的原理
　　HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號(hào)，在低頻的4-20mA模擬信號(hào)上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2kbps。由于FSK信號(hào)的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號(hào)的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4～20mA傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)量、過(guò)程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過(guò)HART協(xié)議訪問(wèn)。
　　四、HART協(xié)議的特點(diǎn)
　　1、HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中過(guò)渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較快發(fā)展。
　　2、HART規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，第一類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都能理解和執(zhí)行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（盡管不是全部）中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能庫(kù)；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便于工作在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會(huì)中開(kāi)放使用，又可以為開(kāi)發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。
　　3、HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語(yǔ)言DDL?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言來(lái)描述設(shè)備特性，由HART基金會(huì)負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來(lái)理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開(kāi)發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號(hào)制，導(dǎo)致難以開(kāi)發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。
　　4、HART裝置提供具有相對(duì)低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)間的通信，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。


（深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2017年11月20日發(fā)布）


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